O que é um microscópio de varredura por túnel?
Um microscópio de varredura por tunelamento (STM) é um tipo inovador de microscópio que, em vez de usar a luz refletida como microscópios ópticos convencionais, usa o tunelamento quântico entre uma amostra e uma ponta de sonda para criar uma imagem da superfície. As resoluções alcançadas por um STM podem ter uma resolução lateral de 0,1 nm e resolução de profundidade de 0,01 nm. Isso é algumas vezes maior do que as resoluções alcançáveis usando os melhores microscópios eletrônicos.
Um STM pode trabalhar em uma variedade de ambientes: além do vácuo ultra-alto, ele também funciona em ambientes saturados de água, ar etc. Isso torna o microscópio muito flexível. No entanto, a superfície deve estar muito limpa e a ponta do STM muito afiada, causando desafios práticos na imagem. O STM foi desenvolvido por Gerd Binnig e Heinrich Rohrer em 1981. Em 1986, eles ganharam o Prêmio Nobel de Física por seu trabalho nos STMs.
Uma ponta de STM é tão nítida que consiste em apenas um único átomo. Quando a ponta é "opaca" e consiste em dois átomos em vez de um, isso gera imagens mais confusas. O desafio de criar dicas suficientemente nítidas levou os pesquisadores a explorar o uso de nanotubos de carbono como dicas de STM, pois são muito rígidos e fáceis de produzir. A ponta às vezes é chamada de "caneta", e uma combinação de platina e irídio está entre os materiais de ponta mais usados.
Como muitos outros microscópios, o amortecimento de vibrações avançado é frequentemente necessário para criar um STM útil. Nos primeiros sistemas, os esquemas de levitação magnética eram usados, embora hoje os sistemas baseados em molas sejam os mais populares. Logo após os STMs se tornarem de conhecimento comum, um estudante do ensino médio conseguiu criar um bruto usando apenas cerca de US $ 100 dólares em materiais. Um osciloscópio foi usado como uma tela de imagem.
A ponta de um STM é guiada por um "piezo", ou cristal piezoelétrico, que se curva de uma maneira pequena, mas muito previsível, em resposta a um campo elétrico. Em um STM, o movimento da ponta é totalmente controlado por computador.